Gravitacni ztraty
-
- Zájemce o kosmonautiku
- Příspěvky: 87
- Reputace: 1
- Registrován: 30.3.2015 12:48
Gravitacni ztraty
Dobry den,
jelikoz je to spousta chytrych hlav, tak bych polozil dotaz na gravitacni ztraty. Pokud raketa leti kolmo vzhuru tak ma ztratu cca 10m/s^-2 na dV. Me by zajimalo, na cem je aktualni ztrata zavisla (nejde mi o uplne presne vyjadreni i kdyz pokud by ho nekdo nekde nasel proc ne). Zajima me, jestli se meni s rychlosi nebo uhlem nebo je porad 10 a spadne na 0 ve chvili kdy periapsida je nad povrchem.
Predem dekuji
jelikoz je to spousta chytrych hlav, tak bych polozil dotaz na gravitacni ztraty. Pokud raketa leti kolmo vzhuru tak ma ztratu cca 10m/s^-2 na dV. Me by zajimalo, na cem je aktualni ztrata zavisla (nejde mi o uplne presne vyjadreni i kdyz pokud by ho nekdo nekde nasel proc ne). Zajima me, jestli se meni s rychlosi nebo uhlem nebo je porad 10 a spadne na 0 ve chvili kdy periapsida je nad povrchem.
Predem dekuji
Naposledy upravil(a) SamElanius dne 6.2.2018 13:08, celkem upraveno 1 x.
- petrsida
- Zkušený inženýr kosmonautiky
- Příspěvky: 3883
- Reputace: 3049
- Bydliště: Lysá nad Labem, Tanvald
- Registrován: 27.1.2012 22:17
Re: Gravitacni ztraty
aktuální zrychlení rakety je vektorový součet g=9,81 m za s na druhou (u povrchu) a a coby zrychlení dané raketě motory
u země musíš překonat g, protože působí proti směru letu, čím jsi výš a letíš více tečně, tím je úhel mezi oběma vektory větší a velikost ztráty tím pádem klesá, na orbitě je pak g rovno dostředivému zrychlení a nepůsobí ztrátu rychlosti, ale jenom pád kolem dokola
u země musíš překonat g, protože působí proti směru letu, čím jsi výš a letíš více tečně, tím je úhel mezi oběma vektory větší a velikost ztráty tím pádem klesá, na orbitě je pak g rovno dostředivému zrychlení a nepůsobí ztrátu rychlosti, ale jenom pád kolem dokola
-
- Zájemce o kosmonautiku
- Příspěvky: 66
- Reputace: 5
- Registrován: 26.4.2016 23:06
- Kontaktovat uživatele:
Re: Gravitacni ztraty
Ještě bych doplnil že ta ztráta je za každou vteřinu, takže čím rychleji se raketa dostane na orbit tím je ztráta ve výsledku menší.
Jenže akcelerovat o hodně rychleji moc nejde. Jednak by na náklad či kosmonauty působilo obrovské přetížení a velká rychlost v nižších vrstvách atmosféry by způsobila velké tření a ztrátu rychlosti. Nepočítám že by ještě musel být tepelný štít.
Na tělesech bez atmosféry by ale obří dělo bylo nejúčinnější způsob na dopravu vytěženého materiálu na orbit (nutno ale vyřešit zakulacení dráhy na orbitě)
Jenže akcelerovat o hodně rychleji moc nejde. Jednak by na náklad či kosmonauty působilo obrovské přetížení a velká rychlost v nižších vrstvách atmosféry by způsobila velké tření a ztrátu rychlosti. Nepočítám že by ještě musel být tepelný štít.
Na tělesech bez atmosféry by ale obří dělo bylo nejúčinnější způsob na dopravu vytěženého materiálu na orbit (nutno ale vyřešit zakulacení dráhy na orbitě)
-
- Inženýr kosmonautiky
- Příspěvky: 1076
- Reputace: 0
- Registrován: 25.7.2013 0:22
- Kontaktovat uživatele:
Re: Gravitacni ztraty
Moc dobre otázke nerozumiem, nie som odborník. To je otázka na kozmické alebo modelárske rakety?
Modelárske sa vystreľujú kolmo hore
Ciolkovského rovnica, zákon pohybu rakety ako telesa s premennou hmotnosťou v poli bez gravitácie a vzduchu:
dV = Ve * ln( Mi / Mf )
Kde
Ve = g * Isp
Ve výtoková rychlost zplodin, Mi Mass intial, Mf Mass final, g gravitačné zrýchlenie, Isp Specifický impuls
A výsledná dV po odpočítaní gravitačnej Lg Losses gravity a aerodynamickej straty La Losses aerodynamic je
dV = g * Isp * ln( Mi / Mf ) - Lg - La
Lg = g * t
Pri horení motora 10 sekúnd
Lg = 9.80665 m/s^2 * 10 s
Lg = 98.0665 m/s
Je gravitačná strata 0,1 km/s. Ak by horel motor 102 sekúnd, tak gravitačná strata je 1 km/s.
La sa dá vypočítať z Fd
FD = ½ ρ v² CD A
FD is the force produced by drag
ρ (Greek letter 'rho') is the air density, which decreases with altitude
v² drag is proportional to the square of the velocity (speed)
CD coefficient of drag, accounting for the shape and smoothness of the rocket
A is the frontal area of the rocket, usually circular (πr²)
U kozmických rakiet nie je podstatou vystrelenie do výšky, ale dosiahnutie obežnej rýchlosti, ktorá odstredivou silou drži raketu na obežnej dráhe už bez potreby pohonu.
Volí sa najvýhodnejší profil štartovnej krivky dráhy.
Na obrázku je vidieť ako sa v bode 2 Sojuz začína odkláňať od vertikály po 8 sekundách letu.
Dôvodom je, že pri vertikálnom lete a ťahu motorov zodpovedajúcom 3g sa odpočíta gravitačne zrýchlenie 1g a výsledné zrýchlenie rakety je len 2g.
Ale keď letí šikmo, odpočítava sa od ťahu sínusová zložka na vyrovnanie gravitácie a cosinusová urýchľuje raketu (2,828 oproti 2) vo vodorovnom smere.
Gravitačná strata je teda Lg= g(h)*sin( f(α))*t. Pri vyšších rýchlostiach začína nastupovať odstredivá sila, ktorá vyrovnáva gravitáciu, takže na jej prekonanie už netreba zložku ťahu motorov. Len podotýkam, že gravitačné zrýchlenie sa tiež mení s výškou.
Je to vidieť na videách pri rôznych uhloch štartovacích dráh, u všetkých troch je rovnaké dV= 3,605 m/s.
Vertikálna štartovná dráha
https://youtu.be/hDHBCygNDns
Hodne šikmá dráha
https://youtu.be/KhZUKQ-AgTs
3 mach vo výške 13 km
Optimálna dráha
https://youtu.be/_mwKMGKu6eA
3 mach v 33 km
Nízka obežná dráha záčina na 160 km až do 1500 km a na udržanie sa vo výške 200 km potrebuje rýchlosť 7,79 km/s, dV pre gravitačné a aerodynamické straty je 1,3–1,8 km/s, celkovo sa udáva dV na vynesenie rakety na obežnú dráhu 9,3 až 10 km/s.
Pekná animovaná hra je
http://bit.ly/EscapeSpeed
Modelárske sa vystreľujú kolmo hore
Ciolkovského rovnica, zákon pohybu rakety ako telesa s premennou hmotnosťou v poli bez gravitácie a vzduchu:
dV = Ve * ln( Mi / Mf )
Kde
Ve = g * Isp
Ve výtoková rychlost zplodin, Mi Mass intial, Mf Mass final, g gravitačné zrýchlenie, Isp Specifický impuls
A výsledná dV po odpočítaní gravitačnej Lg Losses gravity a aerodynamickej straty La Losses aerodynamic je
dV = g * Isp * ln( Mi / Mf ) - Lg - La
Lg = g * t
Pri horení motora 10 sekúnd
Lg = 9.80665 m/s^2 * 10 s
Lg = 98.0665 m/s
Je gravitačná strata 0,1 km/s. Ak by horel motor 102 sekúnd, tak gravitačná strata je 1 km/s.
La sa dá vypočítať z Fd
FD = ½ ρ v² CD A
FD is the force produced by drag
ρ (Greek letter 'rho') is the air density, which decreases with altitude
v² drag is proportional to the square of the velocity (speed)
CD coefficient of drag, accounting for the shape and smoothness of the rocket
A is the frontal area of the rocket, usually circular (πr²)
U kozmických rakiet nie je podstatou vystrelenie do výšky, ale dosiahnutie obežnej rýchlosti, ktorá odstredivou silou drži raketu na obežnej dráhe už bez potreby pohonu.
Volí sa najvýhodnejší profil štartovnej krivky dráhy.
Na obrázku je vidieť ako sa v bode 2 Sojuz začína odkláňať od vertikály po 8 sekundách letu.
Dôvodom je, že pri vertikálnom lete a ťahu motorov zodpovedajúcom 3g sa odpočíta gravitačne zrýchlenie 1g a výsledné zrýchlenie rakety je len 2g.
Ale keď letí šikmo, odpočítava sa od ťahu sínusová zložka na vyrovnanie gravitácie a cosinusová urýchľuje raketu (2,828 oproti 2) vo vodorovnom smere.
Gravitačná strata je teda Lg= g(h)*sin( f(α))*t. Pri vyšších rýchlostiach začína nastupovať odstredivá sila, ktorá vyrovnáva gravitáciu, takže na jej prekonanie už netreba zložku ťahu motorov. Len podotýkam, že gravitačné zrýchlenie sa tiež mení s výškou.
Je to vidieť na videách pri rôznych uhloch štartovacích dráh, u všetkých troch je rovnaké dV= 3,605 m/s.
Vertikálna štartovná dráha
https://youtu.be/hDHBCygNDns
Hodne šikmá dráha
https://youtu.be/KhZUKQ-AgTs
3 mach vo výške 13 km
Optimálna dráha
https://youtu.be/_mwKMGKu6eA
3 mach v 33 km
Nízka obežná dráha záčina na 160 km až do 1500 km a na udržanie sa vo výške 200 km potrebuje rýchlosť 7,79 km/s, dV pre gravitačné a aerodynamické straty je 1,3–1,8 km/s, celkovo sa udáva dV na vynesenie rakety na obežnú dráhu 9,3 až 10 km/s.
Pekná animovaná hra je
http://bit.ly/EscapeSpeed
"Naše cnosti a naše vady sú neoddeliteľné ako sila a hmota, keď ich oddelíte človek prestane existovať."
Nikola Tesla
lamid58.blogspot.sk
Nikola Tesla
lamid58.blogspot.sk